JPH024949A - 耐剥離性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は耐剥離性、耐食性および表面性状に優れ、特に
プレス成形時のめっき層の耐粉状剥離性に秀でた、安定
した品質を確保することのできる合金化溶融亜鉛めっき
鋼板およびその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 鋼板を溶融亜鉛めっきした後加熱処理し、めっき層を亜
鉛−鉄合金化した合金化亜鉛めっき鋼板は建材などを主
たる用途としてきたが、近年自動車の車体や家電製品の
容器に多量に使用されるようになってきた。上記のよう
な用途では、特にプレス成形して使用されることが多い
ことがら従来にも増してめっき層の耐剥離性（耐パウダ
リング性）に優れた合金化亜鉛めっき鋼板が要求される
（川向にある。

従来合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき浴に
鋼板を浸漬した後、溶融亜鉛めっき層が完全に凝固する
前に加熱処理を施し、Ｚｎ−Ｆｅの相互拡散により、め
っき層を合金化して製造していた（例えば日本鉄鋼協会
編：鉄鋼便覧第３版Ｖｌ　　第４９８頁〜４３０頁）。

ところで、上述しためっき層の耐パウダリング性を改善
するには、過度の合金化を抑制するのが効果的であるこ
とが知られており、そのための方法として、 （１）めっき層の合金化の程度をオンラインで検出し、
合金化度が最適となるように、操業条件を制御する方法
７　（例えば特開昭５８−２１０１５９号公報） （２）亜鉛めっき洛中にＡＩ２．を添加し、鋼板とめっ
きとの界面にＦｅ−Ａｌ−Ｚｎ合金層を形成せしめる方
法。

が知られている。

しかし、上記（１）の方法では、合金化度を検出し、操
業条件を制御するための特別な設備を必。

要とすること、（２）の方法では、耐パウダリング性に
悪影響のある「相の生成を抑制できるが、適正な相（δ
１相単相）としたとしても、めっき層の変形能の不足は
避は難く、パウダリングを完全に回避することができな
い。

すなわち、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造過程におけ
る合金化熱処理時に、めっき層は、ｑ→（η＋ζ）→（
ｑ＋ζ十６１）→ （ζ＋６１）−＋δ１→（δ、　＋「）　−Ｖと順を追
って合金化していく。通常、合金化亜鉛めっき鋼板のめ
っき層は大部分が６１相であるが、めっき層／鋼板界面
には若干の「相が薄い層を形成し、まためっき表層部に
はη相が少量残存している場合がある。合金化処理が十
分でなく、η相が表面に残存する場合、η相は外観上斑
点となり、めっき鋼板の品質を損なう。逆に合金化が過
度に進むと、めっき層、鋼板界面近傍にＦ層が成長し、
めっき層の耐剥離性が急激に劣化する。また溶融亜鉛浴
中へのＡＩ２添加や合金化処理条件の調整等でδ１単層
のめっき層を得た場合でも、加工に伴うめっき層の粉状
剥離は依然として残るのである。

Ｆ発明が解決しようとする課題〕 本発明はめっき層の耐パウダリング性に優れた合金化溶
融亜鉛めっき鋼板を製造するに当り、前述した従来技術
の問題点、すなわち （１）　　合金化度測定のための特別な装置の必要性、 ＋２１　　合金化度を適正に制御したとしても、めっき
層そのものの変形能が乏しいこと、 を解決し、真に実用に足る合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
製造を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のプレス加工
時にめっき層が剥離する現象は、めっき層中にＦ相が存
在する場合には、「相とδｌ相界面に割れが発生、伝播
し、該δ１相が脱落することにより発生すること、また
めっき層が６１単相である場合には、δ１結晶粒界に割
れが発生伝播し、該δｌ相が脱落することにより発生す
ること。

を突き止め、さらに該剥離現象への耐性改善を図るため
には、特にめっき層中にＢと共にＴｉを含有させること
が極めて有効であることを明らかにして本発明を完成す
るに至った。

すなわち本発明は、鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬通板
または接触させてめっき処理した後、加熱処理すること
によってめっき層を亜鉛−鉄合金とする合金化亜鉛めっ
き鋼板の製造方法において、 前記溶融亜鉛めっき浴として Ａｌ：　０．２０重量％未満 Ｂ　　：０．’０Ｏ０１〜０．５重量％Ｔｉ：Ｃｌ００
０１〜１．０重量％ を含有し、残部が実質的にＺｎよりなる合金浴を用いる
ことを特徴とする耐剥離性に優れた合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造方法である。

また本発明の鋼板は、鋼板の表面に、平均組成て Ａｆｆ：０．７０重量％未満 Ｂ　　：０．０００１〜０．５重量％ Ｔｉ：０．０００１〜１．０重量％ Ｆｅ：５〜１５重量％ を含有し、残部実質的にＺｎからなるＺｎ合金めっき層
であって、その形態がδ１単相またはδ１相の混相より
なる合金化溶融亜鉛めっき層を有してなる耐剥離性に優
れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板である。

［作用］ 以下、本発明で用いる溶融亜鉛めっき浴およびめっき層
の組成の限定理由について説明する。

Ａ℃　。

Ａ℃はめっき層中のＺｎ−Ｆｅ相互拡散を抑制し、かつ
溶融亜鉛めっき浴の粘性を引き下げる。

方Ａ！濃度が０．２重量％以上になると、ＺｎＦｅ相互
拡散が極めて強く抑制されるため、合金化反応が著しく
遅滞し、事実上インラインの合金化炉では合金化処理が
不可能となる。よって本発明では溶融亜鉛めっき浴のＡ
ｌ２の添加量は０．２０重量％未満の範囲とした。

なお、Ａｌ２濃度０．０２重量％未満では、溶融亜鉛め
っき浴の粘性が高くなるため、それを用いてめっきした
場合、操業条件によって目付量が鋼板の部位により不均
一になる場合や、またＺｎＦｅ相互拡散を抑制し得す、
めっき層中にＦ相が発生、成長する場合には、へβ濃度
を０．０２重量％以上含有させるのが好ましい。

次いでめっき層中のＡｆｆの組成範囲について述べる。

一般に、Ａｆｆを含む溶融亜鉛浴によって鋼板をめっき
した場合には、鋼板とめっき層の界面にＦｅ−Ａｌ２．
金属間化合物の層が優先析出し、浴のＡ℃濃度に比べて
めっき層中のＡ℃濃度が高くなる傾向があることが広く
知られている。本発明におけるめっき処理についても全
く同じ傾向が認められる。前記めっき液組成のめっき浴
によってめっきを行った場合に生成するめっき層のＡ℃
濃度は、目付量によってかなりの幅を持つが、実用的な
目付量範囲である３５〜１２０ｇ／ｍｒｒ１″では、浴
中濃度のほぼ１．２ないし３．５倍程度になる。そのた
め、前述した組成の浴を用いてめっきした場合に生成す
る、浴中ＡＪ２濃度から見て合理的でなおかつ本発明の
目的とする優れた耐粉状剥離性を備えためっき層となり
得るめっき層中のＡ℃濃度範囲として、めっき層中Ａ℃
濃度を０．７０重量％未満とする。

Ｂ： Ｂは合金化処理後のめっき層の耐剥離性を改善させるた
めに添加する。Ｂの添加量が０．０００１重量％未満で
は、耐剥離性についての十分な改善効果が得られず、ま
た０、５重量％を超えて添加しても、改善効果は飽和し
てしまい、不経済である。よって本発明では、Ｂの添加
量を０．０００１〜０．５重量％に限定した。

Ｂは金属の結晶粒界に偏析して粒界の滑り性を向上させ
る性質があり、本発明は溶融亜鉛洛中に添加したＢをめ
っき層中に分散させ、合金化の過程でδ１相の結晶粒界
に析出させることによりδ１相の変形能を向上させてめ
っき層に優れた耐剥離性を与えるものである。

Ｂ　ｌｅｔ　Ａｌと異なり、浴中濃度に対してめっき層
中の濃度が明らかに高くなる傾向は示さない。そのため
、めっき層内のＢ濃度については、浴中濃度と等しい範
囲に限定する。

Ｔｉ： Ｔｉは溶融亜鉛めっき浴中へのＢの添加を容易にし、か
つ洛中のＢ濃度を高めてめっき層の耐剥離性を改善する
ために添加するものである。溶融Ｚｎと非晶質Ｂは通常
はとんど濡れ性を示さないため、溶融Ｚｎめっき浴中に
Ｂを直接添加することは困難であるが、Ａｌ２−Ｔｉ−
Ｂ三元合金としての添加は操業上比較的容易であり、浴
のサンプリングを行う場合もサンプリングインゴットの
部位上のＢ量のばらつきは少なく浴管理上も有利である
。さらにＴ１をＢと共に溶融亜鉛浴中に添加した場合は
、特開昭６２−１７４３６０、特開昭６２−１７４３６
１に報告されているような合金化速度の著しい上昇は認
められず、またＴｉ添加によるめっき層の加工性劣化は
認められない。これらの理由からＢ添加と同時にＴｉを
添加する。Ｔ１とＢの添加にはＡ℃−Ｔｉ−Ｂ合金とし
て溶融亜鉛浴中へ添加するのが最も経済的であり、この
場合添加時のＴ　ｉ　／　Ｂ重量比は約２となるので、
本発明ではＴｉの添加範囲を０．０００１〜１．０重量
％とした。

ＴｉもＢと同様、浴中濃度に対してめっき層中の濃度が
明らかに高くなる傾向は示さない。そのため、めっき層
内のＴｉ４度についても、浴中濃度と等しい範囲に限定
する。

めっき層中Ｆｅ： Ｆｅは合金化溶融亜鉛めっき鋼板としての特徴である次
の（１）〜（４の効果を発揮し、かつ後述する相形態を
達成するために、５〜１５重量％であるのが望ましい。

すなわち、 （Ｄ　塗装仕上り外観が均一でむらがない。

（２塗膜密着性が良好である。

（Ｊ　塗装下地鋼板として耐食性が優れている。

（滲　抵抗溶接で電極の消耗が少なく、冷延鋼板に近い
作業性を有する。

また、本発明のめっき層の相形態は、δｌ単相またはδ
１相とζ相の混相とする。

めっき層中に「相があると、めっき層の耐剥離性が劣化
するので好ましくなく、η相が残存していると、めっき
外観を損なうと共に、耐食性を劣化させる。

かくして本願発明においては、めっき層中に前述の成分
を含有せしめることによって、溶融亜鉛めっきの高温、
短時間の合金化工程で合金化溶融亜鉛めっきとして具備
すべき特徴を十分に発揮し得るＺｎ−Ｆｅ系合金層であ
って、なおかつめつき層そのものの変形能を著しく改善
した耐剥離性の優れためっき層を得ることができるので
ある。

なお、Ａ！！、、Ｔｉ、Ｂを含有するＺｎ合金を溶融め
っきする技術が特開昭５９−１６６６６６に開示されて
いるが、これは本願とはＡｌ１の含有量が異なり、めっ
き層の合金化工程も低温（２００〜３００°Ｃ）で処理
し、Ｚｎ−Ｆｅ合金化をしないものであって、本願の高
温（４００〜７００°Ｃ）において加熱拡散によりＺｎ
−Ｆｅ合金層を形成させるのとは異なる技術である。

［実施例］ Ａ　、２、Ｂ、Ｔｉを各々第１表に示す如く含んだ溶融
亜鉛めっき浴を用いて、鋼板のめっきを行った。板厚０
．７　ｍ　ｍの鋼板を還元雰囲気中で８３０°ＣＸ　４
０秒焼鈍の後、４６０℃まで同雰囲気中で冷却して、直
ちにめっき浴中に浸漬し、洛中に３秒間保持した後、引
上げて還元ガスで冷却した。こうして作られた片面当り
目付１１２０ｇ／ばのめっき板を４９０〜６００℃で３
〜１０秒間の熱処理により合金化した。この合金化溶融
亜鉛めっき鋼板について９０度曲げ−曲げ戻し法によっ
て曲げ内側で剥離しためつき川を蛍光Ｘ線分析によって
測定した。さらにアノード定電流溶解法とＸ線回折法を
用いて、めっき層を構成する合金相の種類とその量を調
査した。

以」−の処理条件と調査結果を第１表に示す。比較例の
試料３．６番は従来の製法による合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の中では最も耐粉状剥離性の良いものであるが、同
一のめっき条件、合金化条件で処理した実施例試料１．
４番ではそれよりもさらに剥離量が少なく、浴中添加物
の効果が良く現れている。

〔発明の効果１ 本発明により耐粉状剥離性に優れた合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板を製造することができる。耐粉状剥離性はプレス
成形加工を施されるめっき板にとって必要不可欠な性質
であり、これによって自動車、家電品部品製造など大量
のプレス成形を行う工程において、製品外観の向上やプ
レス金型手入れの減少、金型寿命の延長など多大な効果
が期待される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬通板または接触させ
   てめっき処理した後、加熱処理してめっき層を亜鉛−鉄
   合金とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法におい
   て、 前記溶融亜鉛めっき浴として Ａｌ：０．２０重量％未満 Ｂ：０．０００１〜０．５重量％ Ｔｉ：０．０００１〜１．０重量％ を含有し、残部が実質的にＺｎよりなる合金浴を用いる
   ことを特徴とする耐剥離性に優れた合金化溶融亜鉛めっ
   き鋼板の製造方法。 ２　平均組成が、 Ａｌ：０．７０重量％未満 Ｂ：０．０００１〜０．５重量％ Ｔｉ：０．０００１〜１．０重量％ Ｆｅ：５〜１５重量％ を含有し、残部実質的にＺｎからなるＺｎ合金めっき層
   であって、その形態がδ＿１単相またはδ＿１相の混相
   よりなる合金化溶融亜鉛めっき層を、鋼板の表面に有し
   てなる耐剥離性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板。